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INTEGRITY MANAGEMENT IN ONSHORE FACILITIES WITH 3D HIGH DEFINITION SURVEY (HDS) TECHNOLOGY/GESTION DE INTEGRIDAD EN FACILIDADES ON SHORE CON TECNOLOGIA HIGH DEFINITION SURVEY (HDS) 3D/GESTAO DE INTEGRIDADE EM FACILIDADES ON SHORE COM TECNOLOGIA HIGH DEFINITION SURVEY (HDS) 3D.

1. Introduccion

Este articulo establece los procesos y componentes basicos para implementar y mantener un sistema de gestion de integridad en facilidades, plantas o estaciones de bombeo on shore, teniendo en cuenta que las amenazas de los activos que componen este tipo de facilidades son particulares y especificas para estos. Este hace parte de la tesis de maestria en Gestion de Integridad y Corrosion de la Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia (UPTC).

Ademas, el texto busca dar a conocer un poco mas acerca de las nuevas tecnologias que se vienen implementando para facilitar la gestion de integridad, como lo es la tecnologia de escaneo High Definition Survey (HDS) 3D, la cual es una herramienta de modelado para extraer y vincular informacion pertinente a su integridad mecanica y estructural. Por otro lado, se busca describirla como una herramienta de sistematizacion para un analisis e inspeccion basado en riesgo, y como una ayuda para los inspectores en servicio de tuberias, recipientes a presion y tanques de almacenamiento en las inspecciones en servicio respectivas.

Se establece la manera recomendada por el autor de incorporar los modelos 3D a partir de la nube de puntos generada a partir del estudio de caso de la implementacion de esta tecnologia por Inspectra SRL (Bolivia), usando un software especializado en diseno, modelado 3D, analisis estructural y gestion de la integridad, para asi establecer los beneficios y limitaciones de la tecnica de escaneo 3D.

1.1 Antecedes de investigacion

Segun Frei, Bukowski y Kung [1]: "Las tecnicas de tiempo de vuelo (ToF) y Phase Shift (PS) se utilizaron como las tecnologias de medicion fundamentales para los primeros sistemas de exploracion. El estado del arte de los escaneres laser de ultima generacion es capaz de generar hoy en un tiempo muy corto grandes conjuntos de datos. Estamos hablando aproximadamente de 200 millones de puntos en tan solo 15 minutos. Con el fin de ser capaces de gestionar, visualizar y filtrar estos grandes conjuntos de datos se debian desarrollar nuevos enfoques y conceptos".

En cuanto a las bases teoricas o fundamentos de un radar de tipo laser podemos observar que sus principios basicos se centran en la optica, como lo explican Hebert y Krotkov: "El principio basico de un radar laser es medir el tiempo entre la transmision de un rayo laser y la recepcion de su reflejo desde una superficie objetivo. Se pueden emplear tres tecnicas diferentes para medir el tiempo de vuelo, que es proporcional al rango: pulso deteccion, que mide el tiempo de vuelo de los pulsos; deteccion coherente, que mide el tiempo indirectamente mediante la medicion de la frecuencia de una onda continua de frecuencia modulada (FMCW) del haz emitido y su reflejo; deteccion directa, que mide el tiempo de vuelo indirectamente midiendo el desplazamiento en fase entre una amplitud modulada onda continua (AMCW) y su reflejo" [2].

Segun Hebert y Krotkov [2]: "Para muchas aplicaciones, los radares laser son esenciales. Los sensores de imagen generan un denso conjunto de puntos estructurados como una imagen. Normalmente, la generacion de imagenes se consigue mediante dos espejos controlados mecanicamente que rastrea-escanea el haz a traves de una escena, midiendo el rango en una muestra regular de puntos. Por otro lado, el espacio en el area de la imagen generalmente causa espacios irregulares en la escena. Para aplicaciones en tiempo real como navegacion autonoma, el tiempo de adquisicion es limitado. La combinacion de piezas electromecanicas y limitaciones de tiempo anade nuevas complejidades y nuevas fuentes de errores que no existen en sensores que no dan imagen, tales como sondas de superficie y dispositivos de topografia.

Ademas de la gama, los escaneres AMCW miden la 'fuerza' del haz reflejado, generando asi una segunda imagen que algunos llaman la imagen de reflectancia. Para evitar la confusion con la reflectancia superficial, nos referiremos a ella como la imagen de intensidad. Esta imagen es similar a la intensidad de una imagen de camara de television, pero esta imagen, no depende de la iluminacion ambiental".

La tecnologia 3D no es nada nueva, Edwin Catmull [3], considerado uno de los pioneros en la investigacion de la tecnologia 3D, en su tesis doctoral en la Universidad de Utah en 1974, A Subdivision Algorithm for Computer Display of Curved Surfaces, describe una investigacion del modelamiento de superficies curvas por medio de un algoritmo computacional, que fue base para la investigacion de James F. Blinn y Martin E. Newel en 1972 [4], quienes usaron este algoritmo para el uso en areas de simulacion de textura y modelos, y que fue mejorado por el mismo James F. Blinn mas adelante en otras investigacion en 1977, 1978 [5] y 1982 [6], esta ultima para modelar nubes. Por otro lado, Csuri et al. [7] usaron puntos para el modelo de humo; otros investigadores, como Reeves [8], para modelar fuego y arboles. Cadmull y Smith [9] sobre esto realizaron una investigacion acerca de la transformacion de imagenes a 3D.

Marc Levoy y Turner Whitted [10], en su articulo "The Use of Points as a Display Primitive", basado en las investigaciones anteriormente descritas, realizan su investigacion para crear algoritmos, modelando objetos a partir de su subdivision en puntos, partiendo de la investigacion de Steven M. Rubin y Turner Whitted [11], quienes realizaron las primeras representaciones de escenas complejas 3D.

En otra area del conocimiento, la optica y robotica inician sus investigaciones en tecnologia laser, de las cuales un exponente fue David Brecukman [12]. En la decada de 1960, los estudios fueron retroalimentandose con el avance tecnologico de camaras de analogas a digitales (que tenian mas resolucion) y el procesamiento por parte de com putadoras mas avanzadas. Asi tal que, Thomas A. Funkhouser, Carlo H. Zquin y Seth J. Teller [13] establecen en su investigacion en la Universidad de California como manejar una cantidad grande de datos en edificaciones; estos obtenidos a traves de un laser 3D.

Con una combinacion del modelamiento 3D por computadora y escaner 3D en busca de nuevos usos, Frohlich, Mettenleiter, Hartl, Dalton y Hines [15] desarrollan un escaner activo para mediciones mas precisas en 1998 (figura 1); en el 2000, hacen un modelamiento 3D de ambientes del mundo real [15], lo cual es corroborado por Boehler, Vicent y Marbs [16] de la Universidad de Mainz.

A la fecha, este tipo de tecnologias ha sido usado en las areas de la arquitectura [17, 18], la arqueologia [19] y otras ramas de la ingenieria [20, 21, 22].

El area de integridad de facilidades, gestion de activos o corrosion se encuentra aun en desarrollo su implementacion, y las investigaciones encontradas se establecen, en su mayoria, en implementar la tecnologia laser 3D en plataformas costa afuera u offshore. Rothermel y McGill [17] en el 2006 definen los beneficios de realizar un escaneo 3D en facilidades off shore para digitalizar las plataformas y poder llegar a cero defectos de construccion.

Joe Pikas [24] desarrolla un articulo para entender el aseguramiento de defectos de corrosion por luz estructurada 3D. En cuanto a facilidades on shore, se han realizado investigaciones de escaneo en facilidades de energia nuclear con el fin de establecer el estado "as-built", capturar y gestionar el modelo 3D; ninguno de estos procesos de escaneo 3D se realizo en facilidades on shore de oil and gas.

Pierre-Hugues Allard y Jean-Simon Fraser [25] demostraron la aplicacion de tecnologia 3D para el aseguramiento de corrosion en un recipiente a presion esferico. Ademas, organizaciones como Research Partner to Secure Energy for America (RPSEA) en el 2014 validan la tecnologia para inspeccion, mantenimiento, reparacion y operacion usando tecnologia de alta resolucion 3D en plataformas offshore [25].

En el 2016, en el marco del congreso "International Society for Photogrammetry and Remote Sensing" (ISPRS), Aijazia, Malaterrea, Tazira, Trassoudainea y Checchina [28] presentan un analisis y deteccion de puntos de corrosion en recipientes marinos con tecnologia de nubes de puntos coloreada 3D LIDAR (figura 1).

2. Metodologia

El presente trabajo se realizo de acuerdo a la siguiente metodologia y se centro en cuatro etapas, desde establecer el sistema de gestion de integridad a partir de una revision documental de sistemas de gestion de integridad establecidos, validar la tecnologia HDS3D para los equipos mayores de una facilidad on shore e integrar los resultados al sistema de gestion de integridad establecido en la primera etapa, hasta establecer sus beneficios y limitaciones del uso de esta tecnologia como herramienta de integracion del sistema de gestion de integridad.

3. Resultados: modelo de gestion de integridad

La busqueda de informacion se enfoco en recopilar los aspectos necesarios para un modelo de gestion de integridad en diferentes facilidades de oil and gas y, a partir de esto, establecer los parametros necesarios de un sistema de gestion de integridad de facilidades on shore que es bastante complejo de implementar y manejar. Por tal razon, se establece una propuesta de sistema de gestion de integridad (SIM, por sus siglas en ingles) [29], basado en las practicas recomendadas de organizaciones como API [31-36], ASME [37-40], DNV [41-43], HSE-UK [44], NACE [45] y, teniendo en cuenta que la gestion de integridad es un tema que concierne no solamente a la etapa en servicio, sino, ademas, a la de diseno y decomisionamiento o extension de la vida util de un activo.

A continuacion, se establece de manera grafica el sistema de gestion de integridad en facilidades como resultado del analisis documental y teniendo en cuenta las definiciones anteriormente descritas, con base en los sistemas de gestion de API [31] y DNV [41-43]:

3.1 Procesos auxiliares

3.1.1 Politica de gestion de integridad

Esta politica deberia ser unica e integrada para todos los equipos y ubicaciones diferentes del mismo dueno, o podria ser especifica para el tipo de equipos o de facilidad. En todo caso, la politica de gestion de integridad en facilidades especificamente daria cumplimento para dirigir y desarrollar los planes de inspeccion de los activos tipo recipientes a presion, tanques de almacenamiento y tuberia, segun los codigos de inspeccion API 510 [36], API 570 [32] y API 653 [35].

Det Norske Veritas (DNV) establece que: "La politica de la compania para la gestion de la integridad deberia utilizar la filosofia de seguridad que la empresa posee, y ser una guia a las personas en como se van a realizar. La politica de la compania se refleja comunmente en un conjunto de filosofias y estrategias especificas de proyectos de alto nivel documentados para la fase de proyecto y la fase de operaciones" [41].

Health and Safety Executive (HSE-UK) dice que "la politica sistema de gestion de integridad (SIM) establece la intencion y direccion general del titular de los derechos con respecto a SIM y el marco para el control de los procesos y actividades relacionados con SIM. Estos deben ser alineados con el plan estrategico del titular de derechos y otras politicas corporativas" [44].

ISO 55001 (sistema de gestion de activos) [46] establece que: "La politica de gestion de activos (en este caso de integridad) es una breve declaracion que establece los principios por los cuales la organizacion tiene la intencion de aplicar la gestion de activos para lograr sus objetivos organizacionales. La politica de gestion de activos debe ser autorizada por la alta direccion y demostrar asi su compromiso con la gestion de activos".

3.1.2 Organizacion y personal

NACE establece que "las responsabilidades y autoridad de cada rol en la organizacion, respecto al sistema de gestion de la corrosion o proyecto de construccion, se debe definir, documentar y comunicar a toda la organizacion para promover conciencia" [45].

Segun el DNV, "los siguientes tres elementos son aplicables a toda la vida util del sistema, es decir, desde la fase de diseno hasta la fase de integridad en servicio:

* Responsabilidad comun de la integridad

* Responsabilidad de gerencia del proyecto

* Responsabilidad de la Autoridad Tecnica" [41]

La organizacion deberia establecer las funciones y responsabilidades del personal involucrado en el diseno, construccion, instalacion y comisionamiento en la etapa inicial para reducir la probabilidad de falla por "muerte infantil" inducida por errores humanos.

El DNV [41] define responsabilidades en tres aspectos para la fase en servicio:

* Responsabilidades de inspeccion y corrosion

* Responsabilidades de mantenimiento

* Responsabilidades de operaciones

3.1.3 Reportes y comunicacion

La organizacion deberia establecer un sistema de comunicacion estandar para la gestion de toda la piramide de jerarquia documental (figura 5), que se ha establecido para definir formatos, consecutivos de control de calidad, revisiones y aprobaciones, versiones y demas, en la cual se presente informacion que tenga que ver con el sistema de gestion de integridad, para definir como se comunicara la informacion dependiendo del tipo que sea a toda o parte del personal interesado en el sistema de gestion de integridad (stakeholders).

El DNV y NACE han unificado su criterio en cuanto a que: "la estructura de comunicacion abarca la presentacion de informes y la comunicacion al personal, la direccion, las autoridades, clientes, publico y otras partes interesadas. Debe ajustarse la informacion sobre la integridad en la estructura de comunicacion. Esto cubre tanto la informacion de situacion regular y de emergencia" [45, 41, 42].

3.1.4 Control y procedimientos de operacion

HSE-UK establece que: "Los registros de operaciones anteriores deben ser revisados para verificar que la planta ha sido operada satisfactoriamente y dentro de los limites de seguridad establecidos. Es comun para las plantas de proceso sean monitoreadas continuamente con el registro regular de las condiciones. Todas las condiciones de alteraciones 'up set' deben ser evaluadas debido a que pueden conducir a un posible aumento del deterioro de las plantas.

Los analisis de peligrosidad tipo PHA, HAZOP, HAZID, LOPA, entre otros, son muy valiosos para definir la logica narrativa de operacion de los sistemas y establecer asi procedimientos y barreras con funciones de seguridad, preferiblemente instrumentadas para generar de esta manera el nivel de integridad de seguridad (SIL, por su siglas en ingles) viable, para reducir la consecuencia de falla en demanda (PFD) a un nivel tan bajo como sea razonablemente posible (Alarp) y paralelo a esto aumentar el factor de reduccion del riesgo (RRF)" [47].

El DNV [41] define los siguientes parametros a tener en cuenta en la gestion de integridad en la fase en servicio u operacion dia a dia del activo:

* Procedimientos y actividades de control operativo

* Procedimientos de puesta en marcha y parada

* Limpieza y mantenimiento, etc.

* Inspeccion, control y pruebas

* Mitigacion, intervencion y reparacion

* Almacenamiento y conservacion de repuestos y equipos de contingencia

Por otro lado, este agrega [40] los siguientes pasos:

* Procedimientos de control de anomalias;

* Tratamiento y eliminacion de anomalias;

* Limpieza y otro mantenimiento, p. ej., marraneo (pigging);

* Control de la corrosion;

* Monitoreo o supervision y

* Equipo de seguridad y sistema de control de presion.

3.1.5 Manejo del cambio (MOC)

El DNV establece que "todos los cambios deberian ser documentados y comunicados a personal relevante dentro de la organizacion".

NACE define que "el proceso de MOC es usado para controlar, evaluar y verificar cambios tecnicos y no tecnicos en el proceso de gestion de la corrosion, activos o sistemas de activos. Cada solicitud de MOC deberia ser revisada por personal experto en la meteria para evaluar el efecto de cada cambio propuesto o intencion basado en la importancia del cambio, la necesidad, bases tecnicas y evaluacion de expertos del riesgo asociado con el cambio. Se deberia establecer como utilizar esta informacion y autorizacion para proceder" [45].

Para equipos a presion como tuberias y recipientes, el numeral 4.3.1.3 de API 570 [32] para tuberias de proceso y el numeral 4.1.3 de API 510 [36], que es el codigo de inspeccion de recipientes a presion (vessels), concuerdan con lo siguiente: "El propietario / usuario es responsable de implementar y ejecutar un proceso de MOC efectivo que revisa y controla cambios en el proceso y en el hardware. Un proceso eficaz de revision del MOC es vital para el exito de cualquier programa de gestion de la integridad de los recipientes a presion (o tuberias de proceso), ya que permite:

a. Poder abordar cuestiones relativas a la adecuacion del diseno del equipo a presion (o piping) y la condicion actual para los cambios propuestos,

b. Anticipar cambios en la corrosion u otros tipos de danos, y

c. Actualizar el plan de inspeccion y los registros para tener en cuenta esos cambios". [35] y [31]

3.1.6 Planes de contingencia

Establecer los planes de contingencia permite a la organizacion contar con los recursos fisicos, economicos y humanos para controlar, reducir o mitigar la consecuencia de la perdida de contencion de los equipos estaticos.

Por otro lado, entender que las consecuencias de un escenario en facilidades on shore son aquellas derivadas de la perdida de contencion del fluido contenido por los activos. Por lo tanto, "para reducir las consecuencias de un posible escenario de emergencia, planes y procedimientos de preparacion deberian ser desarrollados e implementados" [42]

El DNV define que "se debe establecer y mantener planes y procedimientos para situaciones de emergencia, sobre la base de una evaluacion sistematica de escenarios. Dependiendo de la criticidad comercial del sistema, planes y se deberian establecer procedimientos para contingencias y reparaciones" [42].

API 1160 [31], en su numeral 10.6.4., da respuesta a emergencia. Establece que: "El plan de respuesta de emergencia del operador deberia:

* Establecer lineas de responsabilidad para una respuesta de emergencia a una liberacion no intencional;

* Formacion de todo el personal responsable de la mitigacion de una liberacion no prevista;

* La comunicacion con las fuerzas de seguridad y las agencias de lucha contra incendios que pueden limitar el acceso al sitio y publico;

* Aislamiento de la fuga para limitar el volumen liberado;

* Limitar la propagacion del producto liberado mediante el despliegue de barreras sobre el agua o mediante la construccion de bermas en tierra;

* Recuperacion del producto liberado lo mas posible;

* Alojamiento temporal de los miembros del publico desplazado por la liberacion;

* Proporcionar agua potable si el suministro de agua potable esta en peligro.

A mas largo plazo, el operador deberia tambien prever:

* Mitigacion del suelo o agua contaminada,

* Restauracion del emplazamiento".

3.1.7 Auditorias y revision

Realizar auditorias internas y externas al sistema de gestion de integridad (SGI) es indispensable para poder establecer la conformidad del sistema a los elementos del SGI adoptados por la organizacion, ya sea de algun documento o practica recomendada o desarrollado por expertos en el tema dentro de la organizacion.

Segun el DNV [42], "el objetivo principal de las revisiones deberia ser:

* Evaluar la eficacia y la idoneidad del sistema de gestion de la integridad

* Establecer las necesidades de mejora.

El objetivo principal de las auditorias debe ser:

* Evaluar el cumplimiento de la autoridad y los requisitos de la empresa

* Establecer las necesidades de rectificacion".

3.1.8 Gestion de informacion

Uno de los problemas mas frecuentes en facilidades on shore es la trazabilidad y la gestion de la informacion. No es una practica muy frecuente encontrar informacion de construccion y mantenimiento de un activo a traves del tiempo que pueda servir para los analisis de riesgo y de peligrosidad, o de causa raiz cuando se materializa un evento en un escenario especifico.

El DNV establece que "debe establecerse y mantenerse un sistema de recopilacion de informacion sobre el ciclo de vida para Acceso a la documentacion pertinente a lo largo de la vida util del sistema" [42].

El dueno u operador de los activos deberia establecer un sistema de gestion de la informacion para asegurar y mantener la informacion que sea relevante de la construccion de los activos (fabricacion e instalacion); su mantenimiento y reparaciones, y operacion y decomisionamiento.

El DNV [42] establece el tipo de informacion de todo el ciclo de vida del activo que deberia gestionarse por un sistema de gestion de la informacion:

* Documentos de la fase del proyecto

* Procedimientos operativos/manuales

* Datos operacionales

* Documentos que cubran cualquier modificacion o acontecimiento

* Registros e informes de inspeccion, seguimiento y prueba

* Informes que cubran cualquier evaluacion o analisis

3.2 Gestion de la integridad

3.2.1 Evaluacion de riesgos y planificacion de la gestion de la integridad planificacion

La evaluacion de riesgos en un sistema de gestion de integridad en facilidades on shore, estaciones de bombeo o plantas es una parte fundamental de la etapa de planificacion en un ciclo phva. En esta etapa se pretende evaluar las amenazas que puedan presentar los activos y, a partir de esto, se evalua el riesgo relativo de cada uno de estos, para posteriormente realizar la planificacion de las inspecciones y monitoreo necesarios para mantener los niveles de riesgo tan bajos como sea posible (Alarp) segun los recursos con los que se cuente y del nivel de riesgo del activo.

El analisis de riesgo en este proceso deberia definirse a partir de los datos de construccion o de inspecciones previas el nivel de riesgo relativo real de los activos teniendo en cuenta la cantidad y exactitud de los datos revisados. Los resultados del analisis de riesgo final deberian ser, segun API 580 (2016):

a. Un ranking de riesgo relativo de todos los equipos evaluados.

b. Un detallado plan de inspeccion para cada equipo incluido.

c. Una descripcion de cualquier otra actividad de mitigacion del riesgo, como reparaciones, reemplazos o actualizaciones de equipos de seguridad, rediseno o mantenimiento de equipos, IOW y controles de las condiciones de operacion.

d. Los niveles de riesgo esperados de todo el equipo despues de que el plan de inspeccion y otras actividades de mitigacion del riesgo hayan sido implementados.

e. Identificacion de los factores de riesgo.

3.2.2 Planificacion detallada y ejecucion inspecciones, monitoreo y pruebas

Las recomendaciones de inspeccion inicial que se deberia obtener como resultado del analisis de inspeccion de riesgo (RBI) seran las bases de planificacion de las inspecciones, monitoreo y pruebas para la gerencia de la organizacion duena o mantenedora de los activos. Esta deberia realizar un analisis de costo-beneficio del tipo de inspecciones recomendadas, su efectividad y eficiencia por el RBI.

3.2.3 Evaluacion de la integridad basada en la inspeccion y monitoreo (IMT)

Sobre la base de las prioridades determinadas por la evaluacion del riesgo, el operador llevara a cabo evaluaciones de integridad utilizando los metodos apropiados de evaluacion de la misma [40].

La integracion de datos de diferentes inspecciones internas, externas, monitoreos y pruebas es una buena practica para realizar una evaluacion mas completa y asi definir las actividades de monitoreo o mitigacion necesaria para los activos en consideracion.

3.2.4 Realizacion de actividades de mitigacion, intervencion y reparacion

Como proceso final del ciclo PHVA en la gestion de integridad, se deberian realizar las actividades de mitigacion, intervencion y reparaciones necesarias de acuerdo a la evaluacion de integridad de cada activo, su nivel de riesgo y recomendaciones del RBI.

"Las medidas de inspeccion, evaluacion y mitigacion deberian ser seleccionadas y programadas para lograr la reduccion del riesgo apropiado en cada segmento de la gestion de la integridad programa" [40].

Generalmente, las actividades principales [46] son:

* Planificacion detallada de la operacion

* Calificacion tecnologica y si es necesario, una movilizacion

* Ejecucion de la operacion, que incluira transporte al sitio, actividades de seguridad, actividades de coordinacion, reuniones, pruebas, ejercicios, terminacion, ensayos y pruebas end/ NDT, desmovilizacion y actividades de cierre, etc.

* Documentacion

4. Validacion de la tecnologia HDS-3D

Para realizar la validacion del uso de la tecnologia HDS-3D y de la metodologia de escaneo en campo, se seleccionaron para el estudio de caso los resultados de escaneo e inspeccion en servicio API de una planta de compresion de gas (la cual se nombrara en este documento como "planta A", debido a confidencialidad y se hace reserva de informacion detallada de nombre, ubicacion y dueno de los activos) y un tanque de una planta B, que fueron escaneados con los equipos HDS-3D y personal calificado en la tecnica de Inspectra SRL, e inspeccionados por inspectores calificados api.

4.1 Estructura y metodologia del uso del sistema HDS3

El sistema de tecnologia optica high definition survey 3D (HDS-3D) es una tecnologia que requiere un hardware especifico, que se compone de:

* Un escaner laser 3D (para este caso Z+F Imager 5010[R])

* Unos objetivos de calibracion

* Un tripode

El escaner, el tripode, el target y el equipo especializado usado para este trabajo fue el Z+F Imager propiedad de Inspectra SRL (Bolivia), y se complementa con software de procesamiento de nube de puntos y modelado tipo CAD. El escaneo se puede estructurar en varias fases; para el estudio de caso, son las siguientes (figura 6):

4.2 Validacion del uso de la tecnologia HDS-3D (estudio de caso)

4.2.1 Planificacion de ubicacion de escaner

Antes del escaneo 3D, se realiza el plan de ubicacion del escaner. Se elabora sobre fotografias satelitales de la planta, la validacion del alcance de los puntos de escaneo de la planta y de los activos de interes, para que el escaneo HDS-3D sea del 100% del area (figura 7).

4.2.2 Ubicacion de targets (objetivos)

Segun el plan de escaneo realizado previamente, se validaron las distancias, y calibraciones y se inicio la instalacion de los targets (objetivos) en los sitios preestablecidos (figura 10).

Se inicio el proceso de escaneo por parte del personal de Inspectra SRL con el acompanamiento del inspector API 570, para realizar escaneos en zonas de alto riesgo por inspeccion visual (figura 11).

4.2.3 Proceso de escaneo

Se inicio el proceso de escaneo por parte del personal de Inspectra SRL con el acompanamiento del inspector API 570, para realizar escaneos en zonas de alto riesgo por inspeccion visual.

Como resultado preliminar, se obtiene una nube de puntos por cada punto de escaneo establecido con un numero de lineas de puntos y fotos a color (en las ubicaciones que sea necesario), la cual se guarda en el equipo de escaneo y posteriormente se combina con los resultados de las demas posiciones, con lo cual se puede generar entonces la nube de puntos de la planta de compresion de gas completa.

4.2.4 Registro de los resultados de escaneo

La integracion de la nube de puntos independientes con las demas posiciones en el equipo de escaner HDS3D.

4.2.5 Generacion nube de puntos

Para poder visualizar la nube de puntos se exporto la data al software del escaner Z+F, con el fin de poder realizar un analisis previo del escaneo (figura 12).

f) Importacion Autocad

Se realizo la importacion del archivo de la nube de puntos a color en formato RGBXYZ (point-cloud), para poder filtrar asi los elementos diferentes a los activos de la planta (figura 13).

Se pudo generar como resultado el plano del modelo 3D; este entregable es de gran utilidad en la evaluacion de la comparacion de los planos "as-built" versus el estado "as-is" (figura 14).

A partir del modelo 3D generado se pueden extraer los planos ortogonales, planos isometricos muy necesarios en inspecciones en servicio y p&id.

Para la validacion del uso de HDS-3D en tanques de almacenamiento se selecciono un tanque de 10 000 bbl de condensados de la planta C para ser posteriormente evaluado por inspeccion en servicio API 653.

A partir del escaneo HDSE3D, se pueden extraer los resultados de ingenieria necesarios para complementar la inspeccion API 653 en tanques de almacenamiento, como se puede observar en la figura 16.

5. Integracion de escaneo HDS3D al SGI

La integracion de los resultados del escaneo HDS-3D posterior al modelado en el software de tipo CAD, se puede realizar extrayendo los datos necesarios para cada uno de los procesos principales e gestion de integridad, o, para el caso, que corresponde de validacion se realizo la importacion de la nube de puntos 3D y del modelado posterior al software Enios Palladio[R], que es de gestion de la integridad y cuenta con un modulo de importacion de datos 3D que permite vincular la informacion y documentacion referente a cada uno de los activos con su correspondiente modelado 3D.

A cada equipo o item creado en el sistema se asocian toda la informacion de fabricacion, datos de diseno, datos operativos, datos de construccion y estandares usados. Gran cantidad de los datos dimensionales son extraidos automaticamente del modelo 3D.

5.1 Evaluacion de riesgos y planificacion de la gestion de integridad

Para desarrollar, primero, un analisis de riesgos en plantas basado en RBI es necesario desarrollar entonces la sistematizacion de toda la informacion de los activos a analizar. Se pudo dar como resultado que luego de realizar el escaneo HDS-3D, se puede obtener para este analisis bastante informacion que reduce el tiempo de levantamiento de informacion en campo y por lo tanto se puede desarrollar el analisis de RBI de una manera mas agil y con una certeza de la veracidad de los datos mucho mas precisa.

A continuacion, en la tabla 1, se presenta la informacion que se pudo obtener de las mediciones desde un software CAD (AutoCAD) como datos de entrada necesarios para el analisis RBI:
Tabla 1. Datos extraidos del modelo 3D para analisis de RBI

Datos extraidos             Factor de dano    Tipo de equipo
                            RBI

Deteccion de                Adelgazamiento    PIPING/VESSSEL
piernas muertas             (thinning)

Deteccion de interfase      Adelgazamiento    PIPING/VESSSEL
suelo-aire/agua-aire        (thinning)

Tipo de tanque              Adelgazamiento    TANK
soldado o remachado         (thinning)

Asentamiento                Adelgazamiento    TANK
                            (thinning)

* Estado y calidad          Dano externo      PIPING/VESSSEL/TANK
del recubrimiento           (external
                            damage)

* Estado del aislamiento
termico

* Remocion de aislamiento

Tipo y estado de soportes   Dano externo      PIPING/VESSSEL
                            (external
                            damage)

Complejidad del sistema     Dano externo      PIPING/VESSSEL
                            (external
                            damage)

Tipo de junta ramales       Fatiga            PIPING
(weldolet, sockolet,        (fatigue)
threa-dolet,)

Cantidad de accesorios      Fatiga            PIPING
por ramal de tuberia        (fatigue)

Condicion de la tuberia     Fatiga            PIPING
                            (fatigue)

Deteccion de fuentes        Fatiga            PIPING/VESSSEL
de tension ciclica          (fatigue)

Tipo de equipo,             Consecuencias     PIPING/VESSSEL/ TANK
tipo de componente y        nivel 1
categoria de componente

Longitud                    Consecuencias     PIPING/VESSSEL/TANK
                            nivel 1

Diametro externo            Consecuencias     PIPING/VESSSEL/TANK
                            nivel 1,
                            espesor minimo
                            requerido
                            tanques api653,
                            paragrafo
                            4.3.3.1 (a)

Altura del anillo           Consecuencias     TANK
                            nivel 1

Fuente: elaboracion propia


El analisis de RBI con modelo basado en la practica recomendada API581. El riesgo evaluado por cada segmento, equipo o item se asocia a un color de la matriz dependiendo la categoria. Desde el modelo 3D se puede identificar visualmente cada equipo con su nivel de riesgo relativo asociado.

5.1.1 Planificacion detallada y ejecucion inspecciones, monitoreo y pruebas

Uno de los resultados principales del analisis de RBI son los planes de inspeccion especificos para cada uno de los items, equipos o circuitos. Dependiendo del nivel de riesgo, se generan los planes de inspeccion (tipo A, B, c, D o E) asociados a cada item o circuito del modelo 3D, con el fin de modificar la probabilidad de perdida de contencion por alguno de los factores de dano presentes.

5.1.2 Evaluacion de la integridad basada en la inspeccion y monitoreo (IMT)

El uso del modelo 3D importado a Palladio desde su modulo de inspeccion permitio establecer los resultados de inspeccion en los CML/TML definidos, importando, en el caso de medicion de espesores, la data en Excel que arroja el equipo de ultrasonido Scan B.

De acuerdo a los calculos realizados y del estado del activo respecto a su ciclo de vida, se procede a programar fechas de proxima inspeccion y realizacion de un nuevo analisis de RBI.

5.1.3 Realizacion de actividades de mitigacion, intervencion y reparacion

Teniendo en cuenta el estado de cada uno de los items o circuitos que esten en un estado final de su ciclo de vida, que el espesor minimo se haya alcanzado o, segun analisis de esfuerzos o deformaciones, no sean aptos para continuar en servicio, se establece para cada caso el plan de mitigacion, intervencion o reparacion acorde a la necesidad y el tipo de equipo. El modelo del escaneo HDS-3D es de gran ayuda para extraer los planos del item o circuito, y planear el tipo de reparacion o intervencion necesario.

6. Beneficios y limitaciones

Los beneficios que se pueden obtener del modelo del cambio son:

* Implementar el uso de la tecnologia de escaneo HDS-3D puede facilitar la sistematizacion de datos de entrada para el RBI, lo que reduce los tiempos de levantamiento de informacion en campo y los costos asociados.

* Vincular el modelo 3D del escaneo laser con un programa de gestion de integridad, en este caso Enios Palladio, permite vincular la informacion documental de fabricacion, construccion, operacion, inspeccion, materiales y propiedades dimensionales de los items, y asociarlos a una etiqueta del arbol de equipo que ayude a su facil identificacion y gestion.

* Generar el modelo 3D a partir de la nube de puntos del escaneo laser puede exportarse a un software de diseno y de modelado (CAD) o de analisis de esfuerzos de tuberias como (Caesar II para el caso de estudio).

* Se pudo evidenciar la reduccion en tiempos de sistematizacion, tiempos de inspeccion de equipos y de actualizacion e integracion de los datos de ultima inspeccion en servicio al RBI.

* Se puede generar documentacion de informacion de la planta, sistema, item o circuito de tuberia sin la necesidad de desplazarse a campo (isometricos, P&ID, planos ortogonales, "data sheet", entre otros).

* Vincular el escaneo 3D con el software de gestion de integridad (Palladio) permite llevar un control del sistema de gestion documental detallado de cada uno de los equipos.

* Establecer ubicaciones de monitoreo de condicion (CML/TML) es mucho mas facil y basado en las condiciones reales de campo.

* El modelo 3D se convierte en una herramienta de inspeccion visual, ya que se puede determinar de una manera facil el estado de los activos y del recubrimiento externo.

* Se puede realizar la actualizacion de modificaciones, alteraciones o reparaciones en el modelo 3D y en la documentacion asociada.

Es una herramienta de control de manejo del cambio (MOC) que permite entregar documentacion previa a cualquier cambio y documentarlo.

Las limitaciones evidenciadas en el ejercicio de validacion son las siguientes:

* Se necesita una alta inversion inicial por parte de la organizacion para el primer levantamiento del modelo 3D y la generacion del arbol de equipos.

* Se requiere personal altamente capacitado en la tecnica de HDS-3D.

* Vincular el modelo 3D a un sistema de gestion de integridad netamente documental sera un impedimento para aprovechar todo el potencial en la generacion de informacion que entrega el modelo con un software de este tipo, como Palladio.

* Los elementos enterrados o sumergidos no pueden ser registrados en su estado real, y tienen que ser simulados por diseno para completar el modelo.

* Se requiere el software complementario del ambiente CAD para la deteccion y modelado de la nube de puntos.

* El modelo es aplicable en su mayoria a plantas donde la complejidad de equipos y ramales de tuberia es muy alta, a diferencia de tuberias de transporte en las cuales la tuberia, en su mayoria, es enterrada y no generaria un beneficio real.

7. Discusion

El uso de tecnologias HDS-3D para las inspecciones en servicio y del sistema de gestion de integridad en facilidades, plantas o estaciones de bombeo ha sido muy reducido en la industria oil and gas. Ademas, en Colombia no se han encontrado registros del uso de estas tecnologias para el registro de una facilidad completa; unicamente para escaneo de areas pequenas con fines de analisis de verticalidad en tanques de almacenamiento o analisis de aptitud para el servicio (FFS). Por tal razon, el autor trata de acotar los parametros de gestion de integridad en facilidades on shore e integrar este tipo de nuevas tecnologias HDS-3D para facilitar la gestion de integridad de los activos fisicos. Ademas, se busca que esto sea tenido en cuenta por las empresas colombianas o de cualquier otro pais duenas de activos, teniendo en cuenta el costo-beneficio de tener un conocimiento mas detallado de sus activos e implementar tecnologias avanzadas para tomar mejores y pertinentes decisiones, y asi evitar la materializacion de riesgos que pueden afectar el negocio, ambiente o personas.

Por otro lado, se pueden desarrollar mas investigaciones a futuro del uso de estas tecnologias en nuevos ambitos de la gestion de activos, ingenieria o desarrollo de tecnologias mas precisas para analisis de aptitud para el servicio e integridad. Entender que las nuevas tecnologias son una herramienta de mucha ayuda para la gestion de la integridad de activos es indispensable para reducir los costos y tiempos de paradas en los que se incurre al no conocer el estado real de los activos en facilidades. Por tal razon, las personas encargadas de gestionar la integridad deberian conocer este tipo de herramientas e incluirlas dentro de la planificacion para facilitar esta gestion a futuro.

8. Conclusiones

* Se pudo establecer la descripcion general de los componentes o procesos minimos que deberian ser establecidos en un sistema de gestion de integridad en facilidades, plantas o estaciones de bombeo on shore por medio de la revision documental de organizaciones como ASME, API, DNV y HSE-UK.

* Se realizo con exito la validacion del uso de la tecnologia HDS laser 3D en campo y su precision en mediciones de equipo estatico con los equipos, software, hardware y recursos de la empresa Inspectra SRL de Bolivia y el soporte de Intecorp Consulting and Engineering SAS de Colombia.

* Se definio la manera de integrar la tecnologia HDS-3D al sistema de gestion de integridad de facilidades en cada una de las etapas o requerimientos definidos.

* Se establecieron los beneficios y limitaciones de la integracion de tecnologia HDS-3D en un sistema de gestion de integridad de facilidades, plantas o estaciones de bombeo.

* Se pudo ver la reduccion de tiempos, las horas hombre y recursos con el uso del escaneo HDS-3D en facilidades on shore, facilidades, plantas o estaciones de bombeo.

* La precision de la tecnica tiene una alta fiabilidad en la precision dimensional de los datos de los activos entre 1 mm y 5 mm en 9 metros.

* La tecnica HDSd3D no sustituye el escaneo 3D de alta precision usado en la adquisicion de datos para analisis de aptitud para el servicio (FFS); sin embargo, es complementario usando el modelo HDS-3D como tecnica de screening y tiene muchas otras aplicaciones con una alta precision en analisis de deformaciones y esfuerzos por deformacion.

* El uso de HDS-3D tiene una gran proyeccion en diferentes ramas de la ingenieria, con gran aceptacion debido al alto retorno en beneficio al implementar esta tecnica.

* El uso de la tecnica HDS-3D puede generar alto impacto y beneficio en las plantas, facilidades o estaciones de bombeo on shore en Colombia debido al alto desconocimiento de los activos por los duenos o mantenedores de activos de la industria oil and gas.

doi: https://doi.org/ 10.16925/in.v23i13.2005

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Andres Molina Villamil (1)

(1) Magister en Gestion de Integridad y Corrosion. Consultor de gestion de integridad, corrosion y riesgos, Intecorp Consulting & Engineering sas. Correo electronico: andres.molina@intecorpconsulting.com

Fecha de recibido: 15 de mayo del 2017

Fecha de aprobado: 25 de agosto del 2017

Caption: Figura 1. Escaneo 3D de recipientes marinos Fuente: [25]

Caption: Figura 2. Proceso metodologico Fuente: elaboracion propia

Caption: Figura 3. Proceso de gestion de integridad ciclo de vida Fuente: elaboracion propia

Caption: Figura 4. Sistema de gestion de integridad recomendado Fuente: elaboracion propia

Caption: Figura 5. Piramide documental del sgi Fuente: elaboracion propia

Caption: Figura 6. Proceso metodologico HDS-3D Fuente: elaboracion propia

Caption: Figura 7. Plan de escaneo 3D rack de tuberia propuesto A-301 Fuente: [48]

Caption: Figura 8. Ubicacion de targets y escaner Fuente: [48]

Caption: Figura 9. Nube de puntos planta A Fuente: [48]

Caption: Figura 10. Nube de puntos importada a Autocad Fuente: [48]

Caption: Figura 11. Analisis deformaciones y verticalidad, modelo 3D por Caesar II [R] Fuente: [48]

Caption: Figura 12. Resultados de deformacion y verticalidad del tanque Fuente: [48]

Caption: Figura 13. Generacion arbol de equipos segun iso 14224 Fuente: Elaboracion propia

Caption: Figura 14. Data espesores por CML en software Palladio Fuente: [49]
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Author:Villamil, Andres Molina
Publication:Revista Ingenieria Solidaria
Date:Sep 1, 2017
Words:8274
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